Нобелевскую премию по химии присудили за изучение структуры белков

Москва. 9 октября. INTERFAX.RU - Лауреатами Нобелевской премии по химии 2024 года стали Дэвид Бейкер из Медицинского института Говарда Хьюза – за "компьютерный дизайн белков", а также сотрудники компании Google DeepMind Демис Хассабис и Джон Джампер – "за предсказание структуры белка".

Подробнее об исследованиях лауреатов рассказывает пресс-релиз.

"Одно из открытий, признанных в этом году, касается построения белков. Другое – об исполнении 50-летней мечты: предсказании структур белков по их аминокислотным последовательностям. Оба эти открытия открывают огромные возможности", – сказал Хайнер Линке, председатель Нобелевского комитета по химии.

Бейкер создал алгоритм Rosetta, который по заданной трехмерной структуре белка мог спрогнозировать необходимую аминокислотную последовательность. В свою очередь, Джампер и Хассабис, наоборот, разработали нейросеть, которая может с высокой точностью угадать по аминокислотной последовательности, в какую трехмерную структуру свернется белок.

Жизнь на планете существует благодаря белкам, а ее разнообразие указывает на удивительные функции белков как химических инструментов. Они контролируют и управляют всеми химическими реакциями, которые в совокупности являются основой жизни. Белки также работают как гормоны, сигнальные вещества, антитела и строительные элементы различных тканей.

Белки обычно состоят из 20 различных аминокислот, их можно назвать строительными блоками жизни. В 2003 году Бейкер разработал новый уникальный белок, не похожий ни на один другой. С тех пор группа исследователей под его руководством создавала одно за другим белковые соединения, включая белки, которые можно использовать в качестве фармацевтических препаратов, вакцин, наноматериалов и крошечных датчиков.

Второе открытие касается одной из самых сложных задач в биохимии – реконструкции трехмерной структуры белков на основе их аминокислотной последовательности. В белках аминокислоты связаны в длинные нити, образующие трехмерную структуру, которая имеет решающее значение для функции белка. С 1970-х годов исследователи пытались предсказать структуры белков из последовательностей аминокислот, но это было крайне сложно. Однако в этой области удалось сделать прорыв.

В 2018 году Хассабис и Джампер представили алгоритм машинного обучения AlphaFold. В 2020 году исследователи выпустили вторую версию алгоритма, AlphaFold2. С ее помощью они смогли предсказать структуру практически всех 200 млн белков, которые идентифицировали ученые. С того момента AlphaFold2 использовали более двух миллионов человек из 190 стран. Весной 2024 года Google DeepMind уже создала AlphaFold3. Модель ИИ AlphaFold и ее версии используются для решения многих теоретических и практических задач, от исследований устойчивости к антибиотикам и поиска потенциальных мишеней для лекарств до реконструкции молекулярных структур и создания изображения ферментов, которые могут разлагать пластик.

Размер денежной части Нобелевской премии в 2024 году составляет 11 млн шведских крон (чуть менее $1,1 млн). Половина премии достанется Бейкеру, вторая половина будет поделена между Джампером и Хассабисом. Премии будут вручены на официальной церемонии в Стокгольме 10 декабря.

Присуждаемая Нобелевским комитетом премия по химии может зачастую оказаться на стыке с биологией или даже казаться сугубо биологической: в прошлый раз так было в 2020 году, когда лауреатами стали разработчики "генетических ножниц" CRISPR/Cas Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна. Последующие премии были ближе к классической химии. Так, в 2021 году список лауреатов пополнили Бенджамин Лист и Дэвид Макмиллан – за развитие асимметрического органокатализа. В 2022 году наградой были отмечены Каролин Бертоцци, Мортен Мельдаль и Барри Шарплесс (получил вторую Нобелевскую премию по химии) – за развитие методов клик-химии и биоортогональной химии. В 2023 году Нобелевскую премию по химии получили Мунги Бавенди, Луис Брус и Алексей Екимов – за открытие и синтез квантовых точек.

8 октября, объявили лауреатов Нобелевской премии по физике: премию присудили Джону Хопфилду и Джеффри Хинтону за машинное обучение с использованием искусственных нейронных сетей.

Днем ранее, 7 октября, Нобелевский комитет Каролинского института Стокгольма объявил имена лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине. Обладателями награды стали Виктор Эмброс и Гэри Равкан – за открытие и исследование микроРНК.

В четверг, 10 октября, объявят очередного лауреата Нобелевской премии по литературе.